Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ ПО НАГРЕВАЕМОЙ ВОДЕ

Проследим, как меняется сопротивление водонагревателей в процессе эксплуатации.

Коэффициент сопротивления водонагревателей ke вычислялся по формуле


В каждой серии испытаний этот коэффициент определялся по результатам нескольких измерений (рис. 3.13). Проводились одномоментные (обозначены кружочком) и выборочные по результатам обработки десятиминуток (обозначены точками) измерения. Графики, приведенные на рисунке, свидетельствуют о хорошей сходимости результатов по обоим методам обработки.

Коэффициент сопротивления скоростных водонагревателей горячего водоснабжения типа МВН при прохождении воды по трубному пространству следует принимать для водонагревателей длиной 4 м, находящихся в эксплуатации, 0,75. Фактическое сопротивление водонагревателей перед ежегодной чисткой оказалось значительно выше расчетных значений. Так, при испытании водонагревателей горячего водоснабжения типа МВН № 37 в 1972 г. в ЦТП-12 фактический коэффициент сопротивления составил для I ступени 4,4; для II — 5,3. При испытании водонагревателей той же марки в 1974 г. в ЦТП-18 фактический коэффициент сопротивления составил соответственно для I и II ступени 2,9 и 4,4 (см. рис. 3.13). В ЦТП-2 коэффициент сопротивления для II ступени спустя 9 мес после чистки 1974 г. был равен 3,8. Значительное превышение фактических значений коэффициента сопротивления над расчетным было подтверждено также испытаниями МосжилНИИпроекта и Моспроекта-1.


Как показало обследование, увеличение коэффициента сопротивления водонагревателей связано с интенсивным зарастанием трубных решеток отложениями коррозионного характера. Сплошные отложения на перемычках между трубками распространяются после смыкания на сечение трубок. Имеются решетки, где полным сечением работают только 5—6 трубок из 151. Калачи также покрыты значительными коррозионными отложениями высотой 10—20 мм. Отложения по длине трубок, как правило, невелики. Они представляют собой налет толщиной 0,3—0,5 мм, образующийся за счет выноса окислов железа из калачей. Анализ состава отложений показывает, что основой отложений (более чем на 3Д) являются окислы железа. Причиной интенсивных отложений является высокая коррозионность исходной водопроводной воды. Химическая водоподготовка в ЦТП Москвы не проводится, за исключением централизованного известкования на станции. Снижение потерь напора в водонагревателях достигается периодической (один раз в год) чисткой трубных решеток, трубок и калачей механическим способом. В последнее время применяют и чистку химическим способом — промывкой слабым раствором кислоты. Однако такие решения не позволяют снизить темп нарастания потерь напора и воздействовать на механизм процесса образования отложений.


На рис. 3.14 показаны изменения коэффициента сопротивления водонагревателей после чисток по результатам шести серий испытаний на трех ЦТП. Режим эксплуатации ЦТП стандартный, температура горячей роды на выходе из водонагревателя 55—65 °С. Более полно представлены результаты испытаний 1974 г. после опытной чистки водонагревателей химическим методом (длительность испытаний около полугода) и 1975—1976 гг. на ЦТП-18 и ЦТП-2 (чистка выполнена механическим методом перед началом отопительного сезона).

Анализ результатов испытаний показывает, что независимо от методов чистки сопротивление при движении воды по трубкам водонагревателей II ступени горячего водоснабжения возрастает в 2—3 раза по сравнению с расчетным значением спустя 1—2 мес после начала эксплуатации. В течение последующих 6—8 мес эксплуатации оно медленно увеличивается. Сопротивление водонагревателей I ступени возрастает не более чем в два раза спустя 1—2 мес эксплуатации, дальнейшее нарастание коэффициента сопротивления происходит меньшими темпами, чем в водонагревателях II ступени. Таким образом результаты испытаний показали, что наряду с совершенствованием методов очистки водонагревателей необходима разработка мероприятий по предупреждению выпадания отложений. В настоящее время предлагается ряд способов, снижающих интенсивность коррозионных отложений либо уменьшающих их влияние на повышение сопротивления водонагревателей. К ним относятся: защита трубных решеток латунным листом, металлизационными или лакокрасочными покрытиями, эмалирование калачей, применение секций водонагревателя с удлиненными трубками. Первые способы основаны на предотвращении коррозии стали трубных решеток устранением действия электрохимической пары сталь-латунь. Удлинение трубок, не сокращая действия электрохимических процессов коррозии, создает условия, при которых отложения не образуются на входных и выходных участках латунных трубок. Благодаря большей длине части трубного пучка, выступающей над трубной решеткой, образование отложений переносится с концов трубок в место их вальцовки.

Все описанные способы используются пока лишь как экспериментальные, поэтому СНиП рекомендует коэффициент сопротивления водонагревателей принимать на основании опытных данных с учетом качества холодной воды. При отсутствии таких данных с учетом приведенных выше испытаний коэффициент сопротивления водонагревателей следует принимать. При этом периодичность чистки, как правило, должна быть один раз в год.

Одним из способов борьбы с коррозией, а также с карбонатными отложениями является недопущение даже на короткие периоды превышения нагрева горячей воды более 60 °С. При нагревании воды ее pH снижается, вследствие чего вода становится более агрессивной. От температуры зависит и равновесие растворенных в воде углекислых соединений. Для многих природных вод, содержащих агрессивную углекислоту, углекислотное равновесие (состояние стабильности) достигается при их нагреве до 55—65 °С. При более высокой температуре углекислотное равновесие нарушается, что приводит к выпаданию из воды карбоната кальция. В трубках скоростных водонагревателей карбонат кальция осаждается в виде твердых кристаллических отложений, в трубопроводах системы горячего водоснабжения — в основном в виде мелкокристаллического шлама. Чем выше температура нагрева воды, тем интенсивнее зарастают трубки водонагревателей и тем больше шлама отлагается в трубопроводах системы. Наибольшее количество шлама выпадает в разводящих трубопроводах. Такие отложения помимо снижения пропускной способности трубопроводов вызывают коррозию вследствие дифференциальной аэрации (неравномерной аэрации покрытых и не покрытых отложениями участков трубы). Вследствие этого коррозионные поражения горизонтальных магистралей систем горячего водоснабжения более интенсивны в нижней части труб, покрытых отложениями. При остывании воды по мере прохождения ее в системе из нее выделяется осадок карбоната кальция, углекислотное равновесие смещается в обратную сторону, в результате чего часть растворенной в воде углекислоты становится агрессивной и способствует коррозии трубопроводов. Чем выше начальная температура нагрева воды, тем большее количество агрессивной углекислоты образуется при остывании воды. Совокупность указанных выше процессов приводит к тому, что скорость коррозии трубопроводов увеличивается примерно в 1,5—2 раза на каждые 10 °С повышения температуры воды.

Повышение эффективности работы систем горячего водоснабжения/И. Н. Чистяков, М. М. Грудзинский, В. И. Ливчак и др. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1988

Экспертиза

на главную